基于最佳相位匹配的减摇鳍低航速控制策略

为了满足工程船舶对低航速下减摇的需求,提高船舶在锚泊和低航速下的耐波性,提出减摇鳍在低航速下的控制策略,重点针对低航速下升力与鳍角之间相位关系对航速十分敏感的问题和船舶横摇模型的不确定性问题进行研究.通过数值迭代解决低航速下升力相位对航速的敏感性和升力与鳍角的非线性关系问题,相位调节器可以克服航速测量误差的影响,保证最佳的相位匹配;利用分数阶鲁棒控制器保证模型参数变化时整个系统的控制性能.对所设计的控制策略进行数值仿真,仿真数据表明,在随机海洋环境干扰下,减摇鳍可以获得满意的低航速减摇能力.进行船模水池试验,试验结果也表明,所设计的控制策略可以使减摇鳍在锚泊和低航速下产生满意的减摇效果.     

船舶零航速减摇鳍升力测量研究

船舶零航速减摇鳍是指在来流速度为零的流场中依靠鳍的主动摆动产生升力,以对抗海浪的作用力,从而减小船舶摇摆的减摇技术。在升力测量中,将升力控制引入零航速减摇技术中,根据实船安装环境几个耦合因素的影响,针对零航速减摇鳍,设计了零航速减摇鳍升力传感器;通过反馈信号合成算法,合成的升力信号有足够的精度,证明所设计系统能够满足船舶零航速减摇的要求。     

基于PAC的零航速减摇鳍升力测量系统研究

零航速减摇鳍是一种新型减摇装置,其升力产生机理、控制策略都与传统减摇鳍不同。通过对现有实验设备数据采集和控制系统的改进,建立一套适合零航速减摇鳍控制系统特点和实验要求的实验室升力检测系统。升力检测系统包括基于压阻式升力传感器的检测元件和基于PAC的数据采集及记录的控制系统。可用于分析和验证零航速减摇鳍的升力理论模型,为工程实验提供有价值的信息。     

零航速减摇鳍两步主从控制律设计

零航速减摇鳍水动力特性与升力式减摇鳍存在本质差异,前者与鳍角、角速度、角加速度构成 多约束动态非线性映射,不满足后者的近似线性关系,导致对抗式PID控制无法适用.针对零航速 减摇鳍系统特有的动态输入非线性及整体结构,借助非线性分离策略,提出并设计基于变约束模 型预测控制与数值迭代反演的两步主从控制律.仿真 结果表明,控制器性能良好,但受物理性硬约束影响,零航速减摇效率随海情增加而呈非线性递减趋势.     

升力控制减摇鳍模糊控制策略的仿真研究

减摇鳍控制系统具有时变、非线性以及不确定性等特点,因此系统采用PID控制并不能获得期望的控制效果;文中系统阐述了升力反馈控制减摇鳍系统控制原理,基于目前研究现状提出一种升力指令控制策略设计方法——具有参数可整定的模糊PID控制器,并讨论了如何优化模糊控制规则,使减摇鳍系统具有更好的自适应性和减摇效果;文章给出应用模糊控制器的减摇鳍控制系统的仿真结果,该系统在各种海况下都具有良好而平稳的减摇性能。     

船舶零航速减摇鳍控制系统研究

船舶零航速减摇鳍是指在来流速度为0的流场中依靠鳍的主动摆动产生升力,以对抗海浪的作用力,从而减小系泊状态下船舶摇摆的减摇。设计了伺服控制系统,增加了升力限位环节。通过对有义波高分别为1,2m,浪向角均为90°海况下的仿真研究,减摇效果分别达到了78．30％和56．92％,优于减摇水仓减摇效果,证明所设计系统能够满足船舶零航速减摇的要求。     

基于改进主从控制结构的海洋机器人零航速减摇鳍系统

利用零航速减摇鳍系统实现对海洋机器人在近水面低速航行时的横摇姿态控制. 基于零航速减摇鳍的非线 性动态特性和海洋机器人横摇解耦模型, 提出具有主从结构的横摇减摇控制规律. 设计具有积分滑模面的变结构控 制规律, 估算系统期望横摇扶正力矩, 并进一步结合非线性跟踪控制理论和反馈线性化方法, 建立减摇鳍子系统模 型, 设计从属控制规律驱动减摇鳍产生实际横摇稳定力矩. 仿真结果和理论分析表明, 所设计的控制规律是稳定且有 效的.

     

船舶零航速减摇鳍实验系统研究

零航速减摇鳍同传统减摇鳍相比,由于没有来流速度,是靠自身的转动产生相应的升力,无法用传统减摇鳍的升力理论来为零航速减摇鳍建立升力模型.现在零航速减摇鳍升力建模方法是将鳍上受到的力分成3个部分讨论,即鳍上受到的形阻力、附加质量力和旋涡作用力.基于这种方法建立的升力模型,在建模过程中会忽略一些因素,建立的零航速减摇鳍升力模...     

基于非线性干扰观测器的减摇鳍滑模反演控制

利用一种非线性干扰观测器观测减摇鳍系统的不确定性和随机海浪干扰,通过选择设计参数使观测误差指数收敛.针对引入非线性干扰观测器后的系统采用滑模反演法设计控制器,控制律的设计保证了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,在不同浪向角和航速的各种海况下采用该控制策略,系统均能取得较好的减摇效果,同时能很好地克服对象的不确定性和随机海浪干扰,鲁棒性较强.     

基于PID神经元网络的水面舰艇减摇方法

文章研究水面舰艇减摇问题,采用PID神经元网络控制方法.舰艇在大风浪条件下产生剧烈横摇,减摇鳍是目前应用最为广泛的减摇装置之一.鳍角与升力矩的水动力特性主要依靠静态实验获取,实际使用中,鳍控制力矩与鳍角呈复杂非线性关系,使水动力特性存在较大误差.为解决升力系数及航速等反馈中的重要参数不确定性而导致鳍角产生的力矩难以确定...     

Lift fin stabilizers based on data fusion with wavelet denoising technology

Fin stabilizers with fin-lift feedback control can shield the mapping error of calculation between the fin angle and fin lift force, which is in the fin stabilizer with fin-angle feedback control. In practice, there are some technical difficulties in lift fin stabilizers, such as lift force detection and lift force sensor installation, so it cannot achieve the good antirolling performance. Therefore, a fin stabilizer system with fin-lift/fin-angle integrated control is brought forward. Data fusion based on wavelet denoising technology is employed in the system, which combines lift with fin angle local information from two sensors with different frequency ranges in order to eliminate redundant and contradictory information, and using complementary information to obtain the relative integrity of the lift force signal. The system model is established in this paper, and the fusion signal and the antirolling performance of this model are simulated respectively. The result shows that the control system can meet the antirolling need in different sea situations.     

折叠翼飞行器鲁棒飞行控制系统设计方法

为解决折叠翼飞行器在机载发射段主升力翼面/立尾展开前后气动特性变化较大,以及对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,基于飞行器六自由度非线性动态模型,应用随机鲁棒分析与设计方法(SRAD),对机载发射段折叠翼飞行器的翼面/立尾展开过程,设计了鲁棒飞行控制律,并通过对风干扰环境下的六自由度非线性弹道仿真,验证了翼面/立尾展开段鲁棒飞行控制律的有效性.     

一种离散型非线性自适应反馈控制器的设计与实现

针对运动控制低速跟踪系统中存在的非线性摩擦力影响的实际问题, 采用结构和参数完全未知的离散时间不确定非线性系统的反馈控制策略, 具体地进行了控制器的设计, 并利用MATLAB环境下的SIMULINK仿真来检验其控制效果, 进而运用到实际的电机控制系统中, 分析其控制性能, 并将其控制效果与PID控制相比较, 最后得出结论.     

Valve Position‐based Control at Engine Key‐on of an Electro‐mechanical Valve Actuator for Camless Engines: A Robust Controller Tuning Via Bifurcation Analysis

Electro‐mechanical valve actuators (EMVA) formed by two opposed electromagnets and two balanced springs are appealing solutions to implement advanced combustion concepts for camless engines. A crucial control problem for this valve actuator regards the first valve lift manoeuvre (termed 'first catching') to be rapidly performed after each insertion of the engine ignition key, when the EMVA rests at middle position where electromagnets offer low control authority. The control problem is challenging due to system nonlinear behavior. Mathematically, the EMVA system can be assumed to be a spring‐mass impacting system affected by a non‐smooth friction force and a dynamic saturated magnetic force. In this work an effective valve position‐based first catching control strategy is proposed to control the strongly nonlinear system. Bifurcation analysis and parameter space simulations are used to study the closed‐loop system behavior and to tune the controller gains as well. The effectiveness of the control approach is validated through numerical simulations of a highly predictive dynamic model of the valve actuator developed by authors in a previous work.